儲能系統(tǒng)中的線對板柔性互連和模塊化電源互連

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）儲能系統(tǒng)在能源供應(yīng)鏈中起著至關(guān)重要的作用，是能源轉(zhuǎn)型中的基本系統(tǒng)。近年來，隨著鋰電池成本下降、電動汽車銷量增加、能源去中心化趨勢凸顯、可再生能源更多的利用以及能源消費的轉(zhuǎn)變，儲能系統(tǒng)推動著能源轉(zhuǎn)型一步步向前發(fā)展。

鋰電池技術(shù)進步推動連接器發(fā)展

鋰電池的大規(guī)模商業(yè)化運用和技術(shù)進步及工藝改進的相互作用推動了ESS相關(guān)產(chǎn)品的成本下降及性能升級。在儲能系統(tǒng)中，幾乎每一個采用鋰離子電池技術(shù)的系統(tǒng)都需要電池管理系統(tǒng)來保護電池良好的狀態(tài)，監(jiān)控并報告電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，這些電池模塊需要通過合適的連接器連接到BMS電纜或者柔性組件上實現(xiàn)互連。對整個電源來說，同樣需要根據(jù)電源容量確定所需連接器的類型，采用專用電源連接器或者能將電源信號混合的連接設(shè)備。

以電池包連接器方案為例，布線密度從低到高分為三種連接方案，布線密度最低的就是FPC柔性電路連接，所有的信號通過FPC電路板連接到集中的模塊控制器。布線密度稍高也是早期運用最多的一種則是采用離散電線將電池包連接到集中的模塊控制器。布線密度最高的則是通過電纜類型FFC將每個電池包連接到分散的模塊控制器。

可以看到，不管是在模塊控制器還是BMS中，線到板、板到板的連接方案都很常見，尤其是ESS中線對板的柔性互連非常重要。

ESS中的柔性互連

線對板連接器中的柔性薄膜系列包括了柔性扁平電纜連接器（FFC連接器）和柔性印刷電纜連接器（FPC連接器）。這種類型的連接器專用于在線對板設(shè)備中插接電纜和印刷電路板電路連接。FFC連接器主要針對與板對板、線對板和線對線互連的高密度插接以及多壓接接觸件的高速串行應(yīng)用。FPC連接器則用于較小的引腳間距，實現(xiàn)厚度更薄且更為輕便的可靠連接。

腳間距是連接器核心的指標(biāo)，如果ESS系統(tǒng)對空間要求不是特別高，一般2.00mm的線對板連接器也能適用。不過對于端子的要求就要高一些，最好采用多壓接設(shè)計，確保最佳的電氣和機械可靠性。接口也需要帶鎖定功能，保證插配力足夠牢靠。

如果ESS系統(tǒng)對空間的要求比較高，那就需要選擇腳間距更小的FPC。目前能做到的間距已經(jīng)很小了，1.0mm、0.5mm、0.3mm甚至是0.25mm，根據(jù)ESS設(shè)計要求選擇。一般來說，F(xiàn)PC都是直線插入互連件，這種插入方法會占用互連件前部的寶貴空間，大部分情況下這都不會有什么影響，但是在對空間要求嚴(yán)格的ESS互連中，這就會對連接微型化有一定阻礙。這種情況會使用斜向插入，斜向插入方法可以將直線插入互連件前部的無法利用的空間利用起來。插拔過程中所需的連接器前部間隙大幅減少意味著可以在PCB上的任何地方安裝FPC。

基于FPC的ESS柔性互連不僅更容易組裝也更輕，與FFC離散布線相比更簡單也更具成本效益，柔性電路板一般不走大電流，控制在幾A每PIN, 以及走控制信號為主，和走線相比較，價格是一個很大的優(yōu)勢。二者在ESS的柔性互連中都發(fā)揮出了相當(dāng)重要的作用。

ESS更高容量的模塊化電源互連

ESS的發(fā)展目標(biāo)之一就是更高的容量，儲能電源連接也朝著更高的能量密度在發(fā)展。不少連接器廠商都在開發(fā)更高電流傳輸能力的模塊實現(xiàn)在ESS中并行提供電源、數(shù)據(jù)和信號的混合連接。

比如TE的抽屜式電源連接器，借助可拓展和模塊化工具，給ESS系統(tǒng)提供DC電源、AC電源和信號的模塊化電源互連。不僅模塊布局靈活，每個觸點還能提供35A-200A的承載能力，某些電源互連中電流負(fù)荷能力還能達到500A；HARTING的Han 300A模塊化系列電源連接也可以直接連接到母線或者集成到抽屜式儲能單元中；安費諾在ESS應(yīng)用上推的BarKlip系列擁有14個獨立觸點，可以在失配狀況下繼續(xù)保持低電阻，提供350A通流。
國內(nèi)也有一些在ESS連接上布局已久的廠商，連動電子旗下的CNZZ系列可以覆蓋120A到400A的電源連接；上月在創(chuàng)業(yè)板成功上市的快可電子在ESS連接上也將接觸電阻做到了≤0.12mΩ，保證了足夠的電流負(fù)荷能力。連接器在ESS電池單元之間的連接用得非常多，在ESS往大容量系統(tǒng)中的發(fā)展過程中，為了保證電池模塊或電池組的安全，這些在應(yīng)用的互連組件的品質(zhì)安全和一致性變得尤為重要。

小結(jié)

從ESS中的連接器發(fā)展來看，單信號傳輸正在向混合傳輸發(fā)展，而且越來越多的廠商向ESS應(yīng)用推出了定制化的設(shè)計，滿足用戶的各種需要。微型化以及模塊化的發(fā)展不必多說，這些演變都給ESS中的連接提供了足夠靈活的連接選擇。